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基于遗传算法的集成光子器件对准研究

李雅娟  
【摘要】: 由于集成光子器件能够完成庞大光学系统的光信息处理,具有结构紧凑、抗干扰、性能一致性好的优点而越来越受重视。目前,芯片制造与器件封装是制约集成光子器件发展的瓶颈,而对准技术是集成光子器件封装过程中的关键,是器件实现功能的基础。高精度、高速度、低移动量的对准耦合算法对提高集成光子器件性能具有重要意义。 首先,本文基于阵列光纤与阵列波导的场强分布理论,建立了单模阵列光纤场强分布实验模型,利用AA Modal光子集成器件对准平台,完成了单模阵列光纤场强分布实验。根据实验结果,分析了单模阵列光纤与阵列波导的场强分布规律,为研究对准耦合算法奠定了基础。基于波导光学理论,建立了阵列光纤与阵列波导对准耦合模型,分析了横向位错、纵向位错与角度偏差对平面光波导器件对准耦合的影响规律,以指导对准封装实验。 基于单模阵列光纤与阵列波导的对准耦合模型,完成了爬山法、单纯形法、模式搜索法、遗传算法及其改进算法的仿真,分析了各个算法在光子集成器件对准耦合搜索过程中的优缺点,根据分析结果,提出了基于改进遗传算法的复合算法。 利用AA Modal光子集成器件封装设备完成了单模阵列光纤与阵列波导的对准实验,根据仿真分析及实验结果,提出了遗传算法与模式搜索法的联合搜索,实验证明了其可行性,与爬山法相比,联合搜索算法的搜索过程可以减少平台81.38%的移动量,减少精对准搜索时间约77.43%,且对准成功率能够达到100%。


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